4、酸液
常用酸液為濃硫酸,可熱至250-270℃,當熱至300℃左右時則分解,生成白煙,若酌加硫酸鉀,則加熱溫度可升到350℃左右。
上述混合物冷卻時,即成半固體或固體,因此,溫度計應在液體未完全冷卻前取出。
5、砂浴
砂浴一般是用鐵盆裝干燥的細海砂(或河沙),把反應容器半埋砂中加熱。加熱沸點在80℃以上的液體時可以采用,特別適用于加熱溫度在220℃以上者,但砂浴的缺點是傳熱慢,溫度上升慢,且不易控制,因此,砂層要薄一些。砂浴中應插入溫度計。溫度計水銀球要靠近反應器。
6、金屬浴
選用適當的低熔合金,可加熱至350℃左右,一般都不超過350℃。否則,合金將會迅速氧化。
二、冷卻與冷卻劑
在有機實驗中,有時須采用一定的冷卻劑進行冷卻操作,在一定的低溫條件下進行反應,分離提純等。例如:
(1) 某些反應要在特定的低溫條件下進行的,才利于有機物的生成,如重氮化反應一般在0℃-5℃進行;
(2) 沸點很低的有機物,冷卻時可減少損失;
(3) 要加速結晶的析出;
(4) 高度真空蒸餾裝置(一般有機實驗很少運用)。
根據不同的要求,選用適當的冷卻劑冷卻,最簡單的是用水和碎冰的混合物,可冷卻至0℃-5℃,它比單純用冰塊有較大的冷卻效能。因為冰水混合物與容器的器壁充分接觸。若在碎冰中酌加適量的鹽類,則得冰鹽混合冷卻劑的溫度可在0℃以下,例如:普通常用的食鹽與碎冰的混合物(33:100),其溫度可由始溫-1℃降至-21.3℃。但在實際操作中溫度約-5℃~-18℃。冰鹽浴不宜用大塊的冰,而且要按上述比例將食鹽均勻撤布在碎冰上,這樣冰冷效果才好。
除上述冰浴或水鹽浴外,若無冰時,則可用某些鹽類溶于水吸熱作為冷卻劑使用,參閱表2-1及表2-2。
表2-1 用兩種鹽及水(冰)組成的冷卻劑
| 鹽類及其用量(克) | 溫 度℃ | ||
| 始 溫 | 冷 凍 | ||
| 對100克水 | |||
| NH4Cl 31 | KNO3 20 | +20 | -7.2 |
| NH4Cl 24 | NaNO3 53 | +20 | -5.8 |
| NH4NO3 79 | NaNO3 61 | +20 | -14 |
| 對100克冰 | |||
| NH4Cl 26 | KNO3 13.5 | -17.9 | |
| NH4Cl 20 | NaCl 40 | -30 | |
| NH4Cl 13 | NaNO3 37.5 | -30.1 | |
| NH4NO3 42 | NaCl 42 | -40 |
表2-2 用一種鹽及水(冰)組成的冷卻劑
| 鹽 類 | 用 量(克) | 溫 度,℃ | |
| 始 溫 | 冷 凍 | ||
| (每100克水) | |||
| KCl | 30 | +13.6 | +0.6 |
| CH3COONa·3H2O | 95 | +10.7 | -4.7 |
| NH4Cl | 30 | +13.3 | -5.1 |
| NaNO3 | 75 | +13.2 | -5.3 |
| NH4NO3 | 60 | +13.6 | -13.6 |
| CaCl2·6H2O | 167 | +10 | -15 |
| (每100克冰) | |||
| NH4Cl | 25 | -1 | -15.4 |
| KCl | 30 | -1 | -11.1 |
| NH4NO3 | 45 | -1 | -16.7 |
| NaNO3 | 50 | -1 | -17.7 |
| NaCl | 33 | -1 | -21.3 |
| CaCl2·6H2O | 204 | 0 | -19.7 |
溶劑類干燥與干燥劑
有機物干燥的方法大致有物理方法(不加干燥劑)和化學方法(加入干燥劑)兩種。物理方法如吸收、分餾等,近年來應用分子篩來脫水,在實驗室中常用化學干燥法,其特點是在有機液體中加入干燥劑,干燥劑與水起化學反應(例如Na + H2O→NaOH + H2↑)或同水結合生成水化物,從而除去有機液體所含的水分,達到干燥的目的。用這種方法干燥時,有機液體中所含的水分不能太多(一般在百分之幾以下)。否則,必須使用大量的干燥劑,同時有機液體因被干燥劑帶走而造成的損失也較大。
一、液體的干燥
(1) 常用干燥劑
常用干燥劑的種類很多,選用時必須注意下列幾點:
① 干燥劑與有機物應不發生任何化學變化,對有機物亦無催化作用;
② 干燥劑應不溶于有機液體中;
③ 干燥劑的干燥速度快,吸水量大,價格便宜。
常用干燥劑有下列幾種:
1) 無水氯化鈣價廉、吸水能力大,是最常用的干燥劑之一,與水化合可生成一、二、四或六水化合物(在30℃以下)。它只適于烴類、鹵代烴、醚類等有機物的干燥,不適于醇、胺和某些醛、酮、酯等有機物的干燥,因為能與它們形成絡合物。也不宜用作酸(或酸性液體)的干燥劑。
2) 無水硫酸鎂它是中性鹽,不與有機物和酸性物質起作用。可作為各類有機物的干燥劑,它與水生成MgSO4·7H2O(48℃以下)。價較廉,吸水量大,故可用于不能用無水氯化鈣來干燥的許多化合物。
3) 無水硫酸鈉,它的用途和無水硫酸鎂相似,價廉,但吸水能力和吸水速度都差一些。與水結合生成NaSO4·10H2O(37℃以下)。當有機物水分較多時,常先用本品處理后再用其它干燥劑處理。
4) 無水碳酸鉀、吸水能力一般,與水生成K2CO3·2H2O,作用慢,可用干燥醇、酯、酮、腈類等中性有機物和生物堿等一般的有機堿性物質。但不適用于干燥酸、酚、或其它酸性物質。
5) 金屬鈉、醚、烷烴等有機物用無水氯化鈣或硫酸鎂等處理后,若仍含有微量的水分時,可加入金屬鈉(切成薄片或壓成絲)除去。不宜用作醇、酯、酸、鹵烴、醛、酮及某些胺等能與堿起反應或易被還原的有機物的干燥劑。現將各類有機物的常用干燥劑列表如下。
表3-1 各類有機物的常用干燥劑
| 液態有機化合物 | 適用的干燥劑 |
| 醚類、烷烴、芳烴 | CaCl2、Na、P2O5 |
| 醇類 | K2CO3、MgSO4、Na2SO4、CaO |
| 醛類 | MgSO4、Na2SO4 |
| 酮類 | MgSO4、Na2SO4、K2CO3 |
| 酸類 | MgSO4、Na2SO4 |
| 酯類 | MgSO4、Na2SO4、K2CO3 |
| 鹵代烴 | CaCl2、MgSO4、Na2SO4、P2O5 |
| 有機堿類(胺類) | NaOH、KOH |
(2) 液態有機化合物干燥的操作
液態有機化合物的干燥操作一般在干燥的三角燒瓶內進行。把按照條件選定的干燥劑投入液體里,塞緊(用金屬鈉作干燥劑時則例外,此時塞中應插入一個無水氯化鈣管,使氫氣放空而水氣不致進入),振蕩片刻,靜置,使所有的水分全被吸去。如果水分太多,或干燥劑用量太少,致使部分干燥劑溶解于水時,可將干燥劑濾出,用吸管吸出水層,再加入新的干燥劑,放置一定時間,將液體與干燥劑分離,進行蒸餾精制。
二、固體的干燥
從重結晶得到的固體常帶水分或有機溶劑,應根據化合物的性質選擇適當的方法進行干燥。
(1) 自然晾干
這是最簡便,最經濟的干燥方法。把要干燥的化合物先在濾紙上面壓平,然后在一張濾紙上面薄薄地攤開,用另一張濾紙復蓋起來,在空氣中慢慢地涼干。
(2) 加熱干燥
對于熱穩定的固體可以放在烘箱內烘干,加熱的溫度切忌超過該固體的熔點,以免固體變色和分解,如屬需要可在真空恒溫干燥箱中干燥。
(3) 紅外線干燥
特點是穿透性強,干燥快。
(4) 干燥器干燥
對易吸濕或在較高溫度干燥時,會分解或變色的可用干燥器干燥,干燥器有普通干燥器和真空干燥器兩種。